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JP6796214B2 - Turbine and turbocharger equipped with it - Google Patents

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JP6796214B2
JP6796214B2 JP2019550029A JP2019550029A JP6796214B2 JP 6796214 B2 JP6796214 B2 JP 6796214B2 JP 2019550029 A JP2019550029 A JP 2019550029A JP 2019550029 A JP2019550029 A JP 2019550029A JP 6796214 B2 JP6796214 B2 JP 6796214B2
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豊隆 吉田
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Description

本開示は、タービン及びこれを備えたターボチャージャに関する。 The present disclosure relates to a turbine and a turbocharger equipped with the turbine.

一般に、舶用、自動車用等の内燃機関では、その排気エネルギーを利用してタービンインペラを回転させ、タービンインペラと同軸上に設けられるコンプレッサインペラを回転させることで、内燃機関の吸気圧力を高めて内燃機関の出力を増大させるターボチャージャが知られている。 Generally, in an internal combustion engine for marine use, automobiles, etc., the exhaust energy is used to rotate a turbine impeller, and a compressor impeller provided coaxially with the turbine impeller is rotated to increase the intake pressure of the internal combustion engine and internal combustion. Turbochargers are known to increase the power of the engine.

特許文献1及び特許文献2には、タービンインペラを覆うように設けられるタービンハウジングを備えたターボチャージャが開示されている。 Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a turbocharger including a turbine housing provided so as to cover the turbine impeller.

特開2013−174129号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-174129 特開平11−229887号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-2298887

近年、内燃機関の小型化が促進される分野では、これに伴いターボチャージャ自体の小型化も要求されている。通常、タービンハウジングは鋳物で成型するため、タービンハウジングの内壁形状を形成する中子の成立性が重要である。ところが、近年の要請によりターボチャージャが小型化すると、タービンハウジングの内壁形状を形成する中子の成型が困難になり、中子の成立性が低下する可能性がある。特に、スクロール流路のスロート部は、他の部位に比べて幅狭であるため、ターボチャージャの小型化に起因した中子の成立性が問題になりやすい。 In recent years, in the field where miniaturization of internal combustion engines is promoted, miniaturization of the turbocharger itself is also required accordingly. Since the turbine housing is usually molded by casting, the feasibility of the core forming the inner wall shape of the turbine housing is important. However, if the turbocharger is miniaturized due to recent demands, it becomes difficult to mold the core forming the inner wall shape of the turbine housing, and the feasibility of the core may decrease. In particular, since the throat portion of the scroll flow path is narrower than other portions, the feasibility of the core due to the miniaturization of the turbocharger tends to be a problem.

そこで、本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、上記の事情に鑑みて、ターボチャージャの小型化を促進しながら、鋳造によるタービンハウジングの内壁形状の成型性を向上できるタービンハウジング及びこれを備えた過給機を提供することである。 Therefore, an object of at least one embodiment of the present invention is to provide a turbine housing capable of improving the moldability of the inner wall shape of the turbine housing by casting while promoting the miniaturization of the turbocharger in view of the above circumstances. It is to provide a turbocharger.

(1)本発明の幾つかの実施形態に係るタービンは、
タービンインペラと、
前記タービンインペラを覆うように設けられ、内側に排ガスが流れるスクロール流路を形成するタービンハウジングと、
前記タービンハウジングとは別部材として設けられるスロート形成部と、
を備え、
前記スロート形成部は、軸方向において、前記タービンハウジングのうち前記スクロール流路のスロート部のシュラウド側壁面を形成する部位に対して対向して設けられ、前記スロート部のハブ側壁面を形成する。
(1) The turbine according to some embodiments of the present invention is
Turbine impeller and
A turbine housing that is provided so as to cover the turbine impeller and forms a scroll flow path through which exhaust gas flows inside.
A throat forming portion provided as a separate member from the turbine housing,
With
The throat forming portion is provided in the axial direction so as to face the portion of the turbine housing that forms the shroud side wall surface of the throat portion of the scroll flow path, and forms the hub side wall surface of the throat portion.

上記(1)の構成によれば、スクロール流路のうち軸方向における幅が他の部位に比べて狭いスロート部において、シュラウド側壁面に対向するハブ側壁面を、タービンハウジングとは別部材のスロート形成部により形成できる。したがって、タービンが小型化する場合であっても、タービンハウジングの鋳造に際して内壁形状を形成する中子の成型を容易にすることができ、タービンハウジングの内壁形状の成型性を高めることができる。 According to the configuration of (1) above, in the throat portion of the scroll flow path whose width in the axial direction is narrower than that of other portions, the hub side wall surface facing the shroud side wall surface is throated as a member different from the turbine housing. It can be formed by the forming part. Therefore, even when the turbine is miniaturized, it is possible to facilitate the molding of the core forming the inner wall shape when casting the turbine housing, and it is possible to improve the moldability of the inner wall shape of the turbine housing.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記スロート形成部は、
前記スロート部の前記ハブ側壁面を形成する第1部分と、
前記第1部分に対して径方向内側において前記タービンインペラの背面に対向する第2部分と、
を含む。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The throat forming portion is
A first portion of the throat portion forming the hub side wall surface and
A second portion that faces the back surface of the turbine impeller on the inner side in the radial direction with respect to the first portion.
including.

上記(2)の構成によれば、スロート形成部は、スロート部のハブ側壁面を形成する第1部分とタービンインペラの背面に対向する第2部分を含むため、スロート形成部をタービンインペラの背面に対向する部分としても利用できる。こうした簡単な構造により、タービンハウジングの鋳造における中子の成立性を向上するとともに、タービンインペラの背面側における排ガスの放熱を抑制することができる。 According to the configuration of (2) above, since the throat forming portion includes the first portion forming the hub side wall surface of the throat portion and the second portion facing the back surface of the turbine impeller, the throat forming portion is formed on the back surface of the turbine impeller. It can also be used as a part facing the. With such a simple structure, the establishment of the core in the casting of the turbine housing can be improved, and the heat dissipation of the exhaust gas on the back surface side of the turbine impeller can be suppressed.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記スロート形成部は、前記スロート部の前記ハブ側壁面を形成する板部材を含む。
(3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2) above,
The throat forming portion includes a plate member forming the hub side wall surface of the throat portion.

上記(3)の構成によれば、スロート形成部に板状の部材を採用できるため、板金品(例えば一般的に使用されるバックプレート等)を用いてスロート部のハブ側壁面を形成することができる。 According to the configuration of (3) above, since a plate-shaped member can be adopted for the throat forming portion, a sheet metal product (for example, a commonly used back plate or the like) is used to form the hub side wall surface of the throat portion. Can be done.

(4)本発明の幾つかの実施形態に係るタービンは、
タービンインペラと、
前記タービンインペラを覆うように設けられ、前記タービンインペラを通過後の排ガスを排出するための出口部を有するタービンハウジングと、
前記タービンインペラ又は該タービンインペラに連通するスクロール流路の少なくとも一方を挟んで、軸方向において前記出口部とは反対側に位置する遮熱部と、を備え、
前記遮熱部は、
第1遮熱板部と、
少なくとも部分的に前記第1遮熱板部との間に隙間を有して配置される第2遮熱板部と、
を含む。
なお、遮熱部を構成する「第1遮熱板部」又は「第2遮熱板部」の何れか一方が、上記(1)〜(3)における「スロート形成部」を構成していてもよい。
(4) The turbine according to some embodiments of the present invention is
Turbine impeller and
A turbine housing provided so as to cover the turbine impeller and having an outlet portion for exhausting exhaust gas after passing through the turbine impeller.
A heat shield portion located on the side opposite to the outlet portion in the axial direction is provided with at least one of the turbine impeller or a scroll flow path communicating with the turbine impeller.
The heat shield is
The first heat shield and
A second heat shield plate portion that is at least partially arranged with a gap between the first heat shield plate portion and the first heat shield plate portion.
including.
In addition, either one of the "first heat shield plate portion" and the "second heat shield plate portion" constituting the heat shield portion constitutes the "throat forming portion" in the above (1) to (3). May be good.

上記(4)の構成は、上述した課題(タービンハウジングの内壁形状の成型性向上)とは異なり、排ガスの放熱を抑制することによってタービンの効率を向上するという課題を解決するためのものである。
即ち、上記(4)の構成によれば、第1遮熱板部及び第2遮熱板部を含む遮熱部は、タービンインペラ又はスクロール流路の少なくとも一方を挟んで軸方向において出口部と反対側に位置するため、スクロール流路やタービンインペラを流れる排ガスの放熱を抑制できる。また、第1遮熱板部及び第2遮熱板部の間に少なくとも部分的に隙間を挟むことで中間層が形成され、一方の遮熱板部から他方の遮熱板部へ熱が移動するのを抑制できる。したがって、排ガスが外部へ放熱するのを抑制することでタービンの効率を向上できる。
The configuration of (4) above is different from the above-mentioned problem (improvement of moldability of the inner wall shape of the turbine housing), and is for solving the problem of improving the efficiency of the turbine by suppressing heat dissipation of exhaust gas. ..
That is, according to the configuration of (4) above, the heat shield portion including the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion sandwiches at least one of the turbine impeller and the scroll flow path and serves as an outlet portion in the axial direction. Since it is located on the opposite side, heat dissipation of exhaust gas flowing through the scroll flow path and the turbine impeller can be suppressed. Further, an intermediate layer is formed by sandwiching a gap at least partially between the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, and heat is transferred from one heat shield plate portion to the other heat shield plate portion. Can be suppressed. Therefore, the efficiency of the turbine can be improved by suppressing the exhaust gas from radiating to the outside.

(5)幾つかの実施形態では、上記(4)の構成において、
前記軸方向において前記タービンハウジングの前記出口部とは反対側に設けられるベアリングハウジングを備え、
前記第1遮熱板部及び前記第2遮熱板部は、前記第1遮熱板部の第1端部及び前記第2遮熱板部の第2端部が前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジングの間に挟持されて固定され、互いに向かい合う前記第1端部の第1面又は前記第2端部の第2面の少なくとも一方が凹部を有する。
(5) In some embodiments, in the configuration of (4) above,
A bearing housing provided in the axial direction opposite to the outlet portion of the turbine housing is provided.
In the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, the first end portion of the first heat shield plate portion and the second end portion of the second heat shield plate portion are the turbine housing and the bearing housing. At least one of the first surface of the first end portion or the second surface of the second end portion facing each other has a recess.

上記(5)の構成によれば、タービンハウジングとベアリングハウジングとの間に挟持される第1端部及び第2端部において、互いに向かい合う面(第1面及び第2面)の少なくとも一方が凹部を有するため、凹部によって第1面と第2面とが接する面積を低減できる。これにより、第1端部又は第2端部の一方から他方へ熱が移動するのを抑制することができる。したがって、タービンハウジングからベアリングハウジングへの熱の移動を抑制し、タービンの効率を向上可能である。 According to the configuration of (5) above, at least one of the surfaces (first surface and second surface) facing each other is recessed in the first end portion and the second end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing. Therefore, the area in which the first surface and the second surface are in contact with each other can be reduced by the recess. This makes it possible to suppress heat transfer from one of the first end or the second end to the other. Therefore, it is possible to suppress the transfer of heat from the turbine housing to the bearing housing and improve the efficiency of the turbine.

(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の構成において、
前記第1遮熱板部の前記第1面は、周方向又は径方向の一方に沿って延在する第1凹部を含み、
前記第2遮熱板部の前記第2面は、前記周方向又は前記径方向の他方に沿って延在する第2凹部を含む。
(6) In some embodiments, in the configuration of (5) above,
The first surface of the first heat shield plate portion includes a first recess extending along either the circumferential direction or the radial direction.
The second surface of the second heat shield plate portion includes a second recess extending along the other side in the circumferential direction or the radial direction.

上記(6)の構成によれば、第1遮熱板部の第1面が、第2遮熱板部の第2面に設けられた第2凹部と延在方向が異なる第1凹部を有する。このため、タービンハウジングとベアリングハウジングとの間に挟持される第1端部及び第2端部において、第1面と第2面が互いに接する面積を効果的に低減することができる。したがって、タービンハウジングからベアリングハウジングへの熱の移動をより一層抑制できる。 According to the configuration of (6) above, the first surface of the first heat shield plate portion has the first recessed portion having a different extending direction from the second recessed portion provided on the second surface of the second heat shield plate portion. .. Therefore, at the first end portion and the second end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing, the area where the first surface and the second surface are in contact with each other can be effectively reduced. Therefore, the transfer of heat from the turbine housing to the bearing housing can be further suppressed.

(7)幾つかの実施形態では、上記(4)〜(6)の何れか一つの構成において、
前記隙間に設けられた断熱材を備える。
(7) In some embodiments, in any one of the above configurations (4) to (6),
A heat insulating material provided in the gap is provided.

上記(7)の構成によれば、第1遮熱板部と第2遮熱板部との隙間に断熱材を設けることで、一方の遮熱板部から他方の遮熱板部への熱の移動を効果的に抑制できる。したがって、排ガスの放熱抑制効果を向上することができる。 According to the configuration (7) above, by providing a heat insulating material in the gap between the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, heat from one heat shield plate portion to the other heat shield plate portion is provided. Can effectively suppress the movement of. Therefore, the effect of suppressing heat dissipation of exhaust gas can be improved.

(8)幾つかの実施形態では、上記(4)〜(7)の何れか一つの構成において、
前記軸方向において前記タービンハウジングの前記出口部とは反対側に設けられるベアリングハウジングを備え、
前記第1遮熱板部及び前記第2遮熱板部は、前記第1遮熱板部の第1端部及び前記第2遮熱板部の第2端部が前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジングの間に挟持されて固定され、
前記第1遮熱板部のうちの前記第1端部を除く部位の少なくとも一部と、前記第2遮熱板部のうちの前記第2端部を除く部位の少なくとも一部との間に前記隙間が形成される。
(8) In some embodiments, in any one of the above configurations (4) to (7),
A bearing housing provided in the axial direction opposite to the outlet portion of the turbine housing is provided.
In the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, the first end portion of the first heat shield plate portion and the second end portion of the second heat shield plate portion are the turbine housing and the bearing housing. It is sandwiched and fixed between
Between at least a part of the first heat shield plate portion excluding the first end portion and at least a part of the second heat shield plate portion excluding the second end portion. The gap is formed.

上記(8)の構成によれば、第1遮熱板部及び第2遮熱板部は、タービンハウジング及びベアリングハウジングに挟持される第1端部及び第2端部を除く部位の少なくとも一部において隙間が形成される。これにより、各遮熱板部のうち、スクロール流路やタービンインペラの背面等を流れる排ガスに曝されやすい部位に隙間が形成されるため、効果的に排ガスの放熱を抑制できる。 According to the configuration of (8) above, the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion are at least a part of a portion excluding the first end portion and the second end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing. A gap is formed in. As a result, a gap is formed in each heat shield plate portion that is easily exposed to the exhaust gas flowing through the scroll flow path, the back surface of the turbine impeller, and the like, so that the heat dissipation of the exhaust gas can be effectively suppressed.

(9)幾つかの実施形態では、上記(8)の構成において、
前記タービンが、前記第1遮熱板部と前記第2遮熱板部との間の前記隙間に設けられた断熱材を備え、 前記第1遮熱板部及び前記第2遮熱板部は、前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジング間に挟持される前記第1端部及び前記第2端部とは反対側の端部同士が互いに連結されている。
(9) In some embodiments, in the configuration of (8) above,
The turbine includes a heat insulating material provided in the gap between the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, and the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion are , The first end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing and the end portions on the opposite side of the second end portion are connected to each other.

上記(9)の構成によれば、第1遮熱板部と第2遮熱板部との隙間に設けられた断熱材が第1端部及び第2端部とは反対側の端部同士の間から脱落するのを抑制でき、高い放熱抑制効果を維持することができる。 According to the configuration of (9) above, the heat insulating material provided in the gap between the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion is formed between the first end portion and the end portions on the opposite side to the second end portion. It is possible to suppress falling out from between, and it is possible to maintain a high heat dissipation suppressing effect.

(10)幾つかの実施形態では、上記(8)の構成において、
前記第1遮熱板部及び前記第2遮熱板部の各々は、前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジング間に挟持される前記第1端部又は前記第2端部とは反対側の端部が自由端である。
(10) In some embodiments, in the configuration of (8) above,
Each of the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion has an end portion opposite to the first end portion or the second end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing. It is a free end.

上記(10)の構成によれば、タービンハウジング及びベアリングハウジング間に挟持される第1端部又は第2端部とは反対側の端部が自由端であり拘束されない。したがって、排ガスの入熱による第1遮熱板部及び第2遮熱板部の熱変形を許容し、第1遮熱板部及び第2遮熱板部の熱応力を低減できるため、各遮熱板部の耐久性を向上できる。 According to the configuration of (10) above, the end portion opposite to the first end portion or the second end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing is a free end and is not restrained. Therefore, it is possible to allow thermal deformation of the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion due to the heat input of the exhaust gas, and reduce the thermal stress of the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion. The durability of the hot plate can be improved.

(11)幾つかの実施形態では、上記(4)〜(10)の何れか一つの構成において、
前記第1遮熱板部は、少なくとも部分的に前記スクロール流路に面するように設けられ、
前記第2遮熱板部は、少なくとも部分的に、前記第1遮熱板部の径方向内側において前記タービンインペラの背面に面するように設けられる。
この場合において、第1遮熱板部が、上記(1)〜(3)における「スロート形成部」を構成していてもよい。
(11) In some embodiments, in any one of the above configurations (4) to (10),
The first heat shield plate portion is provided so as to face the scroll flow path at least partially.
The second heat shield plate portion is provided at least partially so as to face the back surface of the turbine impeller on the radial inside of the first heat shield plate portion.
In this case, the first heat shield plate portion may constitute the "throat forming portion" in the above (1) to (3).

スクロール流路に面する領域とタービンインペラの背面に面する領域とを比較すると、排ガスがタービンインペラに導入される前のスクロール流路に面する領域の方が、排ガスからの入熱量を決定づける熱伝達率が高い。
よって、上記(11)のように、熱伝達率が高いスクロール流路に面する領域に第1遮熱板部を設け、この第1遮熱板部に対して隙間を存して第2遮熱板部を設けることで、排ガスからの放熱を効果的に抑制できる。
Comparing the area facing the scroll flow path and the area facing the back surface of the turbine impeller, the area facing the scroll flow path before the exhaust gas is introduced into the turbine impeller is the heat that determines the amount of heat input from the exhaust gas. High transmission rate.
Therefore, as described in (11) above, the first heat shield plate portion is provided in the region facing the scroll flow path having a high heat transfer coefficient, and the second heat shield plate portion has a gap with respect to the first heat shield plate portion. By providing the hot plate portion, heat dissipation from the exhaust gas can be effectively suppressed.

(12)幾つかの実施形態では、上記(4)〜(10)の何れか一つの構成において、
前記第1遮熱板部又は前記第2遮熱板部の少なくとも一方には、遮熱コーティングが施される。
(12) In some embodiments, in any one of the above configurations (4) to (10),
A heat shield coating is applied to at least one of the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion.

上記(12)の構成によれば、第1遮熱板部及び第2遮熱板部による排ガスの放熱抑制効果をより一層高めることができ、タービンの効率を向上できる。 According to the configuration (12) above, the effect of suppressing heat dissipation of exhaust gas by the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion can be further enhanced, and the efficiency of the turbine can be improved.

(13)本発明の幾つかの実施形態に係るターボチャージャは、
上記(1)〜(12)の何れか一項に記載のタービンと、
コンプレッサインペラを有し、前記タービンによって駆動されるように構成されたコンプレッサと
を備える。
(13) The turbocharger according to some embodiments of the present invention is
The turbine according to any one of (1) to (12) above, and
It has a compressor impeller and includes a compressor configured to be driven by the turbine.

上記(13)の構成によれば、上記(1)〜(12)で述べたように、スクロール流路のうち軸方向における幅が他の部位に比べて狭いスロート部において、シュラウド側壁面に対向するハブ側壁面をタービンハウジングとは別のスロート形成部により形成できる。このため、タービンが小型化する場合であっても、タービンハウジングの鋳造に際して内壁形状を形成する中子の成型を容易にすることができ、タービンハウジングの内壁形状の成型性を高めることができる。
あるいは、上記(4)で述べたように、第1遮熱板部及び第2遮熱板部を含む遮熱部は、タービンインペラ又はスクロール流路の少なくとも一方を挟んで軸方向において出口部と反対側に位置するため、スクロール流路やタービンインペラを流れる排ガスの放熱を抑制できる。また、第1遮熱板部及び第2遮熱板部の間に少なくとも部分的に隙間を挟むことで中間層が形成され、一方の遮熱板部から他方の遮熱板部へ熱が移動するのを抑制できる。したがって、排ガスが外部へ放熱するのを抑制することでタービンの効率を向上できる。
According to the configuration of (13) above, as described in (1) to (12) above, the throat portion of the scroll flow path whose width in the axial direction is narrower than that of other portions faces the shroud side wall surface. The side wall surface of the hub can be formed by a throat forming portion different from the turbine housing. Therefore, even when the turbine is miniaturized, it is possible to facilitate the molding of the core forming the inner wall shape when casting the turbine housing, and it is possible to improve the moldability of the inner wall shape of the turbine housing.
Alternatively, as described in (4) above, the heat shield portion including the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion sandwiches at least one of the turbine impeller or the scroll flow path and serves as an outlet portion in the axial direction. Since it is located on the opposite side, heat dissipation of exhaust gas flowing through the scroll flow path and the turbine impeller can be suppressed. Further, an intermediate layer is formed by sandwiching a gap at least partially between the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, and heat is transferred from one heat shield plate portion to the other heat shield plate portion. Can be suppressed. Therefore, the efficiency of the turbine can be improved by suppressing the exhaust gas from radiating to the outside.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ターボチャージャの小型化を促進しながら、鋳造によるタービンハウジングの内壁形状の成型性を向上できるタービンハウジング及びこれを備えた過給機を提供することできる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a turbine housing capable of improving the moldability of the inner wall shape of the turbine housing by casting while promoting the miniaturization of the turbocharger, and a turbocharger including the same.

一実施形態に係るタービンが適用されるターボチャージャの全体構成を表す模式的な断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the whole structure of the turbocharger to which the turbine which concerns on one Embodiment is applied. 図1のターボチャージャにおけるタービン付近の拡大図である。It is an enlarged view of the vicinity of a turbine in the turbocharger of FIG. 幾つかの実施形態に係る遮熱部を備えたタービンを表す図である。It is a figure which shows the turbine which provided the heat shield part which concerns on some Embodiments. 幾つかの実施形態に係る断熱材を有する遮熱部の形態を表す図である。It is a figure which shows the form of the heat-shielding part which has the heat insulating material which concerns on some embodiments. 幾つかの実施形態に係る遮熱部の変形例を表す図である。It is a figure which shows the modification of the heat shield part which concerns on some Embodiments. 幾つかの実施形態に係る遮熱部の他の変形例を表す図である。It is a figure which shows the other modification of the heat shield part which concerns on some Embodiments. 図3〜図6における第1端部及び第2端部付近を拡大した図である。3 is an enlarged view of the vicinity of the first end portion and the second end portion in FIGS. 3 to 6. 幾つかの実施形態に係る遮熱部の端部における凹部の形態を表すための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the form of the concave part in the end part of the heat-shielding part which concerns on some embodiments.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. Absent.

(第1実施形態)
まず、図1を参照して、幾つかの実施形態に係るタービンが適用されるターボチャージャの全体構成について説明する。図1は、一実施形態に係るタービン31が適用されるターボチャージャ1の概略構成を表す図である。
(First Embodiment)
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration of the turbocharger to which the turbine according to some embodiments is applied will be described. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a turbocharger 1 to which the turbine 31 according to the embodiment is applied.

図1に示すように、本発明の幾つかの実施形態に係るターボチャージャ1は、ベアリングハウジング10を挟んで配置されたコンプレッサハウジング20とタービンハウジング30とを備える。回転軸12は、タービンハウジング30内に収容されるタービンインペラ32を一端に有し、コンプレッサハウジング20に収容されるコンプレッサインペラ22を他端に有している。回転軸12、タービンインペラ32及びコンプレッサインペラ22は、互いに連結又は結合されて全体として一体物を構成しており、ベアリングハウジング10内に設けられる軸受14によって回転軸12が回転可能に支持される。 As shown in FIG. 1, the turbocharger 1 according to some embodiments of the present invention includes a compressor housing 20 and a turbine housing 30 arranged so as to sandwich a bearing housing 10. The rotating shaft 12 has a turbine impeller 32 housed in the turbine housing 30 at one end and a compressor impeller 22 housed in the compressor housing 20 at the other end. The rotary shaft 12, the turbine impeller 32, and the compressor impeller 22 are connected or coupled to each other to form an integral body as a whole, and the rotary shaft 12 is rotatably supported by a bearing 14 provided in the bearing housing 10.

コンプレッサハウジング20には、空気をコンプレッサハウジング20内に取り入れるための空気入口部24が形成される。コンプレッサインペラ22の回転により圧縮された空気は、ディフューザ流路26やコンプレッサスクロール流路28を通り、空気出口部(不図示)を経由してコンプレッサハウジング20の外側へ排出される。 The compressor housing 20 is formed with an air inlet portion 24 for taking air into the compressor housing 20. The air compressed by the rotation of the compressor impeller 22 passes through the diffuser flow path 26 and the compressor scroll flow path 28, and is discharged to the outside of the compressor housing 20 via an air outlet (not shown).

タービンハウジング30には、エンジン(不図示)からの排ガスをタービンハウジング30内に取入れるためのガス入口部(不図示)が形成されており、このガス入口部は、エンジンの排気マニホールド(不図示)に接続可能である。また、タービンハウジング30内においてタービンインペラ32の外周部には、渦巻き状のスクロール流路36がタービンインペラ32を覆うように設けられる。このスクロール流路36は、ガス入口部と連通しており、排ガスを内部に取入れるように形成される。スクロール流路36の径方向内側には、スクロール流路36からの排ガスをタービンインペラ32へ導くためのスロート部38が設けられる。このスロート部38は、スクロール流路36のうち軸方向における幅が他の部位に比べて狭い部位である。タービンインペラ32を経由した排ガスは、ガス出口部39を介してタービンハウジング30の外側に排出される。
以上のように、ターボチャージャ1は、エンジンの排ガスを用いてタービンインペラ32を回転駆動することで、回転軸12を介して回転力をコンプレッサインペラ22に伝達し、コンプレッサハウジング20に入る空気を遠心力によって圧縮してエンジンへ供給することができる。
The turbine housing 30 is formed with a gas inlet portion (not shown) for taking exhaust gas from the engine (not shown) into the turbine housing 30, and the gas inlet portion is an exhaust manifold of the engine (not shown). ) Can be connected. Further, in the turbine housing 30, a spiral scroll flow path 36 is provided on the outer peripheral portion of the turbine impeller 32 so as to cover the turbine impeller 32. The scroll flow path 36 communicates with the gas inlet portion and is formed so as to take in the exhaust gas inside. Inside the scroll flow path 36 in the radial direction, a throat portion 38 for guiding the exhaust gas from the scroll flow path 36 to the turbine impeller 32 is provided. The throat portion 38 is a portion of the scroll flow path 36 whose width in the axial direction is narrower than that of other portions. The exhaust gas that has passed through the turbine impeller 32 is discharged to the outside of the turbine housing 30 via the gas outlet portion 39.
As described above, the turbocharger 1 rotationally drives the turbine impeller 32 using the exhaust gas of the engine, transmits the rotational force to the compressor impeller 22 via the rotating shaft 12, and centrifuges the air entering the compressor housing 20. It can be compressed by force and supplied to the engine.

図2は、ターボチャージャ1におけるタービン31付近を拡大した図である。図2に示すように、幾つかの実施形態では、タービン31はタービンハウジング30とは別部材として設けられるスロート形成部41を備え、スロート形成部41は、軸方向において、タービンハウジング30のうちスクロール流路36のスロート部38のシュラウド側壁面43を形成する部位に対して対向して設けられ、スロート部38のハブ側壁面44を形成する。 FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the turbine 31 in the turbocharger 1. As shown in FIG. 2, in some embodiments, the turbine 31 includes a throat forming portion 41 provided as a separate member from the turbine housing 30, and the throat forming portion 41 scrolls out of the turbine housing 30 in the axial direction. The throat portion 38 of the flow path 36 is provided so as to face the portion forming the shroud side wall surface 43, and forms the hub side wall surface 44 of the throat portion 38.

スロート部38のシュラウド側壁面43及びハブ側壁面44の両方をタービンハウジング30で形成する場合、タービンハウジング30の内壁形状によって比較的幅の狭いスロート部38を形成することとなる。通常、タービンハウジング30は鋳物で成型するため、タービンハウジング30の内壁形状を形成する中子の成立性が重要である。ところが、近年の要請によりターボチャージャ1が小型化すると、タービンハウジング30の内壁形状を形成する中子の成型が困難になり、中子の成立性が低下する可能性がある。特に、スクロール流路36のスロート部38は、他の部位に比べて幅狭であるため、ターボチャージャ1の小型化に起因した中子の成立性が問題になりやすい。 When both the shroud side wall surface 43 and the hub side wall surface 44 of the throat portion 38 are formed by the turbine housing 30, the throat portion 38 having a relatively narrow width is formed depending on the shape of the inner wall of the turbine housing 30. Since the turbine housing 30 is usually molded by casting, the feasibility of the core forming the inner wall shape of the turbine housing 30 is important. However, if the turbocharger 1 is miniaturized due to recent demands, it becomes difficult to mold the core forming the inner wall shape of the turbine housing 30, and the feasibility of the core may decrease. In particular, since the throat portion 38 of the scroll flow path 36 is narrower than other portions, the feasibility of the core due to the miniaturization of the turbocharger 1 tends to be a problem.

スクロール流路36の内壁形状を形成する中子は、スロート部38付近で括れを有する。スロート部38のシュラウド側壁面43及びハブ側壁面44の両方をタービンハウジングによって形成する場合、中子の軸方向における括れの最小幅は、シュラウド側壁面43とハブ側壁面44との間隔L1となる。
一方で、本実施形態によれば、スロート部38において、シュラウド側壁面43に対向するハブ側壁面44を、タービンハウジング30とは別部材のスロート形成部41により形成できる。この場合、タービンハウジング30の内壁形状によってスロート部38のうちシュラウド側壁面43のみを形成すればよく、中子の軸方向における括れの最小幅を、L1よりも大きいL2とすることができる。
The core forming the inner wall shape of the scroll flow path 36 has a constriction in the vicinity of the throat portion 38. When both the shroud side wall surface 43 and the hub side wall surface 44 of the throat portion 38 are formed by the turbine housing, the minimum width of the constriction in the axial direction of the core is the distance L1 between the shroud side wall surface 43 and the hub side wall surface 44. ..
On the other hand, according to the present embodiment, in the throat portion 38, the hub side wall surface 44 facing the shroud side wall surface 43 can be formed by the throat forming portion 41 which is a member different from the turbine housing 30. In this case, only the shroud side wall surface 43 of the throat portion 38 needs to be formed depending on the shape of the inner wall of the turbine housing 30, and the minimum width of the core in the axial direction can be set to L2, which is larger than L1.

このように、本実施形態によれば、タービン31が小型化する傾向にあっても、タービンハウジング30の鋳造に際して内壁形状を形成する中子の成型を容易にすることができる。よって、タービンハウジング30の内壁形状の成型性を高めることができる。また、スロート部38付近における中子の括れの最小幅を拡大することによって、鋳造に繰り返し使用される中子自身の強度を高めることもできる。 As described above, according to the present embodiment, even if the turbine 31 tends to be miniaturized, it is possible to facilitate the molding of the core forming the inner wall shape at the time of casting the turbine housing 30. Therefore, the moldability of the inner wall shape of the turbine housing 30 can be improved. Further, by increasing the minimum width of the core constriction in the vicinity of the throat portion 38, the strength of the core itself repeatedly used for casting can be increased.

幾つかの実施形態では、図2に示すように、スロート形成部41は、スロート部38のハブ側壁面44を形成する第1部分47と、第1部分47に対して径方向内側においてタービンインペラ32の背面33に対向する第2部分48とを含む。 In some embodiments, as shown in FIG. 2, the throat forming portion 41 has a first portion 47 forming the hub side wall surface 44 of the throat portion 38 and a turbine impeller radially inside the first portion 47. Includes a second portion 48 facing the back surface 33 of the 32.

本実施形態によれば、スロート形成部41は、スロート部38のハブ側壁面44を形成する第1部分47とタービンインペラ32の背面33に対向する第2部分48を含むため、スロート形成部41をタービンインペラ32の背面33に対向する部分としても利用できる。こうした簡単な構造により、タービンハウジング30の鋳造における中子の成立性を向上するとともに、タービンインペラ32の背面33側における排ガスの放熱を抑制することができる。 According to the present embodiment, since the throat forming portion 41 includes a first portion 47 forming the hub side wall surface 44 of the throat portion 38 and a second portion 48 facing the back surface 33 of the turbine impeller 32, the throat forming portion 41 Can also be used as a portion of the turbine impeller 32 facing the back surface 33. With such a simple structure, the establishment of the core in the casting of the turbine housing 30 can be improved, and the heat dissipation of the exhaust gas on the back surface 33 side of the turbine impeller 32 can be suppressed.

また、幾つかの実施形態では、スロート形成部41は、スロート部38のハブ側壁面44を形成する板部材を含む。図2における例示的な実施形態では、全体が板状をなす部材によりスロート形成部41が形作られ、スロート形成部41における径方向外側の端部46がタービンハウジング30の挟持部37及びベアリングハウジング10の挟持部18の間に挟まれて固定される。タービンハウジング30及びベアリングハウジング10は、挟持部同士(18,37)をクランプ16で締結することにより連結される。 Further, in some embodiments, the throat forming portion 41 includes a plate member forming the hub side wall surface 44 of the throat portion 38. In the exemplary embodiment of FIG. 2, the throat forming portion 41 is formed by a member having a plate shape as a whole, and the radially outer end portion 46 of the throat forming portion 41 is the holding portion 37 of the turbine housing 30 and the bearing housing 10. It is sandwiched and fixed between the sandwiching portions 18. The turbine housing 30 and the bearing housing 10 are connected by fastening the sandwiching portions (18, 37) with the clamp 16.

本実施形態によれば、スロート形成部41に板状の部材を採用できるため、板金品を用いてスロート部38のハブ側壁面44を形成することができる。板金品には、例えば、図2の具体例に示されるような一般的に使用されるバックプレート等が含まれる。 According to the present embodiment, since a plate-shaped member can be adopted for the throat forming portion 41, the hub side wall surface 44 of the throat portion 38 can be formed by using a sheet metal product. The sheet metal product includes, for example, a commonly used back plate as shown in the specific example of FIG.

(第2実施形態)
次に説明する第2実施形態は、上記までに説明した第1実施形態によって解決される課題(タービンハウジング30の内壁形状の成型性向上)とは異なり、排ガスの放熱を抑制することによってタービン31の効率を向上するという課題を解決するためのものである。第2実施形態における遮熱部50の構成に関して、図3〜図6を参照しながら説明する。図3は、幾つかの実施形態に係る遮熱部50を備えたタービン31を表す図である。図4は、幾つかの実施形態に係る断熱材59を有する遮熱部50の形態を表す図である。図5は、幾つかの実施形態に係る遮熱部50の変形例を表す図である。図6は、幾つかの実施形態に係る遮熱部50の他の変形例を表す図である。
(Second Embodiment)
The second embodiment described below is different from the problem solved by the first embodiment described above (improvement of moldability of the inner wall shape of the turbine housing 30), and the turbine 31 is produced by suppressing heat dissipation of exhaust gas. This is to solve the problem of improving the efficiency of the turbine. The configuration of the heat shield 50 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6. FIG. 3 is a diagram showing a turbine 31 provided with a heat shield 50 according to some embodiments. FIG. 4 is a diagram showing a mode of a heat shield portion 50 having a heat insulating material 59 according to some embodiments. FIG. 5 is a diagram showing a modified example of the heat shield portion 50 according to some embodiments. FIG. 6 is a diagram showing another modification of the heat shield 50 according to some embodiments.

幾つかの実施形態では、図3に示すように、タービンインペラ32又は該タービンインペラ32に連通するスクロール流路36の少なくとも一方を挟んで、軸方向においてガス出口部39とは反対側に位置する遮熱部50とを備え、遮熱部50は、第1遮熱板部51と、少なくとも部分的に第1遮熱板部51との間に隙間54を有して配置される第2遮熱板部52と、を含む。
図3における一実施形態では、第1遮熱板部51がスクロール流路36を挟んで軸方向においてガス出口部39とは反対側に設けられるとともに、第2遮熱板部52がタービンインペラ32を挟んで同じくガス出口部39とは反対側に設けられる。また、第1遮熱板部51の内径側かつ第2遮熱板部52の外径側の領域に隙間54が生じるように、各遮熱板部(51,52)が配置される。
In some embodiments, as shown in FIG. 3, the turbine impeller 32 or the scroll flow path 36 communicating with the turbine impeller 32 is located on the opposite side of the gas outlet portion 39 in the axial direction with respect to at least one of them. The heat shield portion 50 is provided, and the heat shield portion 50 is arranged with a gap 54 between the first heat shield plate portion 51 and the first heat shield plate portion 51 at least partially. The hot plate portion 52 and the like are included.
In one embodiment of FIG. 3, the first heat shield plate portion 51 is provided on the side opposite to the gas outlet portion 39 in the axial direction with the scroll flow path 36 interposed therebetween, and the second heat shield plate portion 52 is provided on the turbine impeller 32. Is also provided on the opposite side of the gas outlet 39. Further, each heat shield plate portion (51, 52) is arranged so that a gap 54 is formed in a region on the inner diameter side of the first heat shield plate portion 51 and on the outer diameter side of the second heat shield plate portion 52.

本実施形態によれば、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52を含む遮熱部50は、タービンインペラ32又はスクロール流路36の少なくとも一方を挟んで軸方向においてガス出口部39と反対側に位置するため、スクロール流路36やタービンインペラ32を流れる排ガスの放熱を抑制できる。また、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52の間に少なくとも部分的に隙間54を挟むことで中間層が形成され、一方の遮熱板部から他方の遮熱板部へ熱が移動するのを抑制できる。したがって、排ガスが外部へ放熱するのを抑制することでタービン31の効率を向上できる。 According to the present embodiment, the heat shield portion 50 including the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 sandwiches at least one of the turbine impeller 32 and the scroll flow path 36 and is a gas outlet portion in the axial direction. Since it is located on the opposite side of 39, heat dissipation of exhaust gas flowing through the scroll flow path 36 and the turbine impeller 32 can be suppressed. Further, an intermediate layer is formed by sandwiching a gap 54 at least partially between the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52, and from one heat shield plate portion to the other heat shield plate portion. It is possible to suppress the transfer of heat. Therefore, the efficiency of the turbine 31 can be improved by suppressing the exhaust gas from radiating to the outside.

幾つかの実施形態では、同じく図3に示されるように、軸方向においてタービンハウジング30のガス出口部39とは反対側に設けられるベアリングハウジング10を備え、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52は、第1遮熱板部51の第1端部57及び第2遮熱板部52の第2端部58がタービンハウジング30及びベアリングハウジング10の間に挟持されて固定され、第1遮熱板部51のうちの第1端部57を除く部位の少なくとも一部と、第2遮熱板部52のうち第2端部58を除く部位の少なくとも一部との間に隙間54が形成される。
本実施形態によれば、各遮熱板部(51,52)のうち、スクロール流路36やタービンインペラ32の背面33等を流れる排ガスに曝されやすい部位に隙間54が形成されるため、効果的に排ガスの放熱を抑制できる。
In some embodiments, as also shown in FIG. 3, a bearing housing 10 is provided on the side opposite to the gas outlet 39 of the turbine housing 30 in the axial direction, and the first heat shield 51 and the second heat shield 51 and the second are provided. In the heat shield plate portion 52, the first end portion 57 of the first heat shield plate portion 51 and the second end portion 58 of the second heat shield plate portion 52 are sandwiched and fixed between the turbine housing 30 and the bearing housing 10. , Between at least a part of the first heat shield plate portion 51 excluding the first end portion 57 and at least a part of the second heat shield plate portion 52 excluding the second end portion 58. A gap 54 is formed.
According to the present embodiment, a gap 54 is formed in each of the heat shield plates (51, 52) at a portion easily exposed to the exhaust gas flowing through the scroll flow path 36, the back surface 33 of the turbine impeller 32, and the like, which is effective. The heat dissipation of exhaust gas can be suppressed.

また、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52の各々は、タービンハウジング30及びベアリングハウジング10間に挟持される第1端部57又は第2端部58とは反対側の端部(65,66)が自由端である。
これにより、排ガスの入熱による第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52の熱変形を許容し、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52の熱応力を低減できるため、各遮熱板部(51,52)の耐久性を向上できる。
Further, each of the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 is an end opposite to the first end portion 57 or the second end portion 58 sandwiched between the turbine housing 30 and the bearing housing 10. The part (65,66) is the free end.
As a result, the heat deformation of the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 due to the heat input of the exhaust gas is allowed, and the thermal stress of the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 is reduced. Therefore, the durability of each heat shield plate portion (51, 52) can be improved.

幾つかの実施形態に係るタービン31は、図4に示すように、隙間54に設けられた断熱材59を備える。本実施形態によれば、一方の遮熱板部から他方の遮熱板部への熱移動を効果的に抑制できる。また、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52の間に設けられる隙間54内では、輻射による熱移動が生じやすく、これを抑制する観点からも隙間54への断熱材59の採用は効果的である。この結果、本実施形態によれば、優れた排ガスの放熱抑制効果を得ることができる。 As shown in FIG. 4, the turbine 31 according to some embodiments includes a heat insulating material 59 provided in the gap 54. According to this embodiment, heat transfer from one heat shield plate portion to the other heat shield plate portion can be effectively suppressed. Further, in the gap 54 provided between the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52, heat transfer due to radiation is likely to occur, and from the viewpoint of suppressing this, the heat insulating material 59 to the gap 54 Hiring is effective. As a result, according to the present embodiment, an excellent heat dissipation suppressing effect of exhaust gas can be obtained.

また、一実施形態では、図4に例示するように、第1遮熱板部51と第2遮熱板部52との間の隙間54に設けられた断熱材59を備え、第1遮熱板部51および第2遮熱板部52は、タービンハウジング30及びベアリングハウジング10間に挟持される第1端部57及び第2端部58とは反対側の端部(65,66)同士が互いに連結される。 Further, in one embodiment, as illustrated in FIG. 4, a heat insulating material 59 provided in the gap 54 between the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 is provided, and the first heat shield is provided. The plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 have ends (65, 66) opposite to the first end portion 57 and the second end portion 58 sandwiched between the turbine housing 30 and the bearing housing 10. Connected to each other.

本実施形態によれば、第1遮熱板部51と第2遮熱板部52との隙間54に設けられた断熱材59が第1端部57及び第2端部58とは反対側の端部(65,66)同士の間から脱落するのを抑制でき、高い放熱抑制効果を維持することができる。 According to the present embodiment, the heat insulating material 59 provided in the gap 54 between the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 is on the opposite side of the first end portion 57 and the second end portion 58. It is possible to prevent the ends (65, 66) from falling off from each other, and it is possible to maintain a high heat dissipation suppressing effect.

なお、図3及び図4に示した例示的な実施形態では、第1遮熱板部51は第2遮熱板部52とは別の部材で構成されるが、遮熱部50の具体的構成はこの例に限定されない。即ち、図5に示す変形例のように、1つの板状部材を折り曲げることにより、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52を含む遮熱部50を構成してもよい。この場合においても、図4に示す実施形態と同様に、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52の端部(65,66)同士が連結されることになる。 In the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the first heat shield plate portion 51 is composed of a member different from the second heat shield plate portion 52, but the heat shield portion 50 is specific. The configuration is not limited to this example. That is, as in the modified example shown in FIG. 5, the heat shield portion 50 including the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 may be configured by bending one plate-shaped member. Also in this case, the ends (65, 66) of the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 are connected to each other as in the embodiment shown in FIG.

幾つかの実施形態では、第1遮熱板部51又は第2遮熱板部52の少なくとも一方には、遮熱コーティングが施されていてもよい。各遮熱板部(51,52)上に遮熱層をなす被膜を形成することによって、より高い放熱抑制効果を得ることが出来る。 In some embodiments, at least one of the first heat shield plate portion 51 or the second heat shield plate portion 52 may be provided with a heat shield coating. By forming a film forming a heat shield layer on each of the heat shield plate portions (51, 52), a higher heat dissipation suppressing effect can be obtained.

幾つかの実施形態では、図3〜図5に示すように、第1遮熱板部51は、少なくとも部分的にスクロール流路36に面するように設けられ、第2遮熱板部52は、少なくとも部分的に、第1遮熱板部51の径方向内側においてタービンインペラ32の背面33に面するように設けられる。 In some embodiments, as shown in FIGS. 3-5, the first heat shield 51 is provided at least partially facing the scroll flow path 36, and the second heat shield 52 is At least partially, it is provided so as to face the back surface 33 of the turbine impeller 32 on the radial inside of the first heat shield plate portion 51.

スクロール流路36に面する領域とタービンインペラ32の背面33に面する領域とを比較すると、排ガスがタービンインペラ32に導入される前のスクロール流路36に面する領域の方が、排ガスからの入熱量を決定づける熱伝達率が高い。
よって、本実施形態のように、熱伝達率が高いスクロール流路36に面する領域に第1遮熱板部51を設け、この第1遮熱板部51に対して隙間54を存して第2遮熱板部52を設けることで、排ガスからの放熱を効果的に抑制できる。
Comparing the region facing the scroll flow path 36 with the region facing the back surface 33 of the turbine impeller 32, the region facing the scroll flow path 36 before the exhaust gas is introduced into the turbine impeller 32 is from the exhaust gas. The heat transfer coefficient that determines the amount of heat input is high.
Therefore, as in the present embodiment, the first heat shield plate portion 51 is provided in the region facing the scroll flow path 36 having a high heat transfer coefficient, and a gap 54 is provided with respect to the first heat shield plate portion 51. By providing the second heat shield plate portion 52, heat dissipation from the exhaust gas can be effectively suppressed.

なお、本実施形態において、第1遮熱板部51が、第1実施形態におけるスロート形成部41を構成していてもよい。図3〜図5には、第1遮熱板部51が、タービンハウジング30の代わりに、スロート形成部41としてスロート部38のハブ側壁面44を構成する例が示されている。このような実施形態によれば、排ガスの放熱抑制効果を効果的に享受できるだけでなく、既に第1実施形態で述べたように、タービンハウジング30の鋳造に際して中子の成立性が向上するため、タービン31の小型化を促進することもできる。 In this embodiment, the first heat shield plate portion 51 may constitute the throat forming portion 41 in the first embodiment. 3 to 5 show an example in which the first heat shield plate portion 51 constitutes the hub side wall surface 44 of the throat portion 38 as the throat forming portion 41 instead of the turbine housing 30. According to such an embodiment, not only can the effect of suppressing heat dissipation of the exhaust gas be effectively enjoyed, but also the feasibility of the core is improved when the turbine housing 30 is cast, as described in the first embodiment. It is also possible to promote the miniaturization of the turbine 31.

また、一実施形態では、図3に示すように、第1遮熱板部51は、少なくとも部分的にスクロール流路36に面するように設けられ、第2遮熱板部52は、少なくとも部分的に、第1遮熱板部51の径方向内側においてタービンインペラ32の背面33に面するように設けられた上で、タービンハウジング30及びベアリングハウジング10間に挟持される第1端部57及び第2端部58とは反対側の端部(65,66)同士が自由端である。 Further, in one embodiment, as shown in FIG. 3, the first heat shield plate portion 51 is provided at least partially so as to face the scroll flow path 36, and the second heat shield plate portion 52 is at least partially. The first end portion 57 and the first end portion 57 sandwiched between the turbine housing 30 and the bearing housing 10 are provided so as to face the back surface 33 of the turbine impeller 32 on the radial inside of the first heat shield plate portion 51. The ends (65, 66) opposite to the second end 58 are free ends.

タービンインペラ32の背面33に面する領域よりもスクロール流路36に面する領域の方が排ガスは相対的に高温となることから、両領域では遮熱部50の熱変形の仕方に差異が生じる。このため、両領域に遮熱部50を設ける場合には、熱変形の仕方の差を踏まえた上でタービンインペラ32への干渉を抑制するような構成を採用するのが望ましい。
この点、本実施形態によれば、相対的に高温となる領域に第1遮熱板部51を設け、相対的に低温となる領域に第2遮熱板部52を設けることができる。また、端部65,66同士が拘束されず自由端であるため、排ガス温度によって異なる熱変形の仕方を第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52がそれぞれ吸収できる。したがって、上記のような簡単な構成によって、排ガスの放熱を効果的に抑制しながら各遮熱板部(51,52)の熱変形によるタービンインペラ32への干渉を抑制できる。
Since the exhaust gas is relatively hot in the region facing the scroll flow path 36 than in the region facing the back surface 33 of the turbine impeller 32, there is a difference in the method of thermal deformation of the heat shield 50 in both regions. .. Therefore, when the heat shields 50 are provided in both regions, it is desirable to adopt a configuration that suppresses interference with the turbine impeller 32 in consideration of the difference in the method of thermal deformation.
In this regard, according to the present embodiment, the first heat shield plate portion 51 can be provided in the region where the temperature is relatively high, and the second heat shield plate portion 52 can be provided in the region where the temperature is relatively low. Further, since the ends 65 and 66 are not constrained and are free ends, the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 can absorb different methods of thermal deformation depending on the exhaust gas temperature. Therefore, with the simple configuration as described above, it is possible to suppress interference with the turbine impeller 32 due to thermal deformation of each heat shield plate portion (51, 52) while effectively suppressing heat dissipation of exhaust gas.

以上、図3〜図5を参照しながら第2実施形態に係る幾つかの構成について説明してきたが、第2実施形態は図3〜図5に例示されるように、第1遮熱板部51によってスロート部38のハブ側壁面44を構成する形態に限るものではなく、タービンハウジング30自体がスロート部38のハブ側壁面44を形成する場合にも適用可能である。この場合、図6に例示するように、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52の両方がタービンインペラ32の背面33側に対向するように隙間54を有して設けられてもよい。 Although some configurations according to the second embodiment have been described above with reference to FIGS. 3 to 5, the second embodiment has the first heat shield plate portion as illustrated in FIGS. 3 to 5. It is not limited to the form in which the hub side wall surface 44 of the throat portion 38 is formed by the 51, and is also applicable to the case where the turbine housing 30 itself forms the hub side wall surface 44 of the throat portion 38. In this case, as illustrated in FIG. 6, both the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 are provided with a gap 54 so as to face the back surface 33 side of the turbine impeller 32. May be good.

以降では、幾つかの実施形態に係る第1遮熱板部51の第1端部57及び第2遮熱板部52の第2端部58における構造について、図7及び図8を参照しながら説明する。図7は、図3〜図6における第1端部57及び第2端部58付近を拡大した図である。図8は、幾つかの実施形態に係る遮熱部50の端部(57,58)における凹部の形態を表すための斜視図である。以降で述べる幾つかの実施形態は、上記までに述べた第2実施形態についての各構成に適用可能である。 Hereinafter, the structures of the first end portion 57 of the first heat shield plate portion 51 and the second end portion 58 of the second heat shield plate portion 52 according to some embodiments will be described with reference to FIGS. 7 and 8. explain. FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the first end portion 57 and the second end portion 58 in FIGS. 3 to 6. FIG. 8 is a perspective view for showing the form of the recess in the end portion (57, 58) of the heat shield portion 50 according to some embodiments. Some of the embodiments described below are applicable to each configuration for the second embodiment described above.

幾つかの実施形態では、図7及び図8に示すように、第1遮熱板部51及び第2遮熱板部52は、第1遮熱板部51の第1端部57及び第2遮熱板部52の第2端部58がタービンハウジング30及びベアリングハウジング10の間に挟持されて固定され、互いに向かい合う第1端部57の第1面61又は第2端部58の第2面62の少なくとも一方が凹部を有する。 In some embodiments, as shown in FIGS. 7 and 8, the first heat shield plate portion 51 and the second heat shield plate portion 52 are the first end portion 57 and the second heat shield plate portion 51 of the first heat shield plate portion 51. The second end 58 of the heat shield 52 is sandwiched and fixed between the turbine housing 30 and the bearing housing 10, and the first surface 61 of the first end 57 or the second surface 58 of the second end 58 facing each other. At least one of 62 has a recess.

図7に示すように、第1遮熱板部51の第1端部57及び第2遮熱板部52の第2端部58が挟持される部分では、タービンハウジング30の挟持部37及び第1端部57が当接し、ベアリングハウジング10の挟持部18及び第2端部58が当接する。また、第1端部57の第1面61及び第2端部58の第2面62も当接する。このため、タービンハウジング30側からの熱が挟持部(18,37)及び各端部(57,58)を介してベアリングハウジング10側に移動しやすく、タービン31の効率低下を招く可能性がある。
この点、本実施形態によれば、タービンハウジング30とベアリングハウジング10との間に挟持される第1端部57及び第2端部58において、互いに向かい合う面(第1面61及び第2面62)の少なくとも一方が凹部を有するため、凹部によって第1面61と第2面62とが接する面積を低減できる。これにより、第1端部57又は第2端部58の一方から他方へ熱が移動するのを抑制することができる。したがって、タービンハウジング30からベアリングハウジング10への熱の移動を抑制し、タービン31の効率を向上可能である。
なお、第1端部57の第3面63がタービンハウジング30の挟持部37の内壁73とメタルタッチするとともに、第2端部58の第4面64がベアリングハウジング10の挟持部18の内壁74とメタルタッチするように構成することで、第1面61及び第2面62の少なくとも一方に凹部が設けられていても、排ガスの外部への漏洩を抑制できる。
As shown in FIG. 7, in the portion where the first end portion 57 of the first heat shield plate portion 51 and the second end portion 58 of the second heat shield plate portion 52 are sandwiched, the sandwiching portion 37 and the second portion of the turbine housing 30 are sandwiched. The first end 57 comes into contact with the holding portion 18 and the second end 58 of the bearing housing 10. Further, the first surface 61 of the first end portion 57 and the second surface 62 of the second end portion 58 also come into contact with each other. Therefore, the heat from the turbine housing 30 side easily moves to the bearing housing 10 side via the sandwiching portion (18,37) and each end portion (57,58), which may lead to a decrease in the efficiency of the turbine 31. ..
In this regard, according to the present embodiment, at the first end portion 57 and the second end portion 58 sandwiched between the turbine housing 30 and the bearing housing 10, the surfaces facing each other (first surface 61 and second surface 62). ) Has a recess, so that the area where the first surface 61 and the second surface 62 are in contact with each other can be reduced by the recess. As a result, it is possible to suppress heat transfer from one of the first end portion 57 or the second end portion 58 to the other. Therefore, it is possible to suppress the transfer of heat from the turbine housing 30 to the bearing housing 10 and improve the efficiency of the turbine 31.
The third surface 63 of the first end portion 57 makes a metal touch with the inner wall 73 of the holding portion 37 of the turbine housing 30, and the fourth surface 64 of the second end portion 58 is the inner wall 74 of the holding portion 18 of the bearing housing 10. By making the metal touch with the exhaust gas, even if the recess is provided on at least one of the first surface 61 and the second surface 62, the leakage of the exhaust gas to the outside can be suppressed.

一実施形態では、図8に示すように、第1遮熱板部51の第1面61は、周方向又は径方向の一方に沿って延在する第1凹部71を含み、第2遮熱板部52の第2面62は、周方向又は径方向の他方に沿って延在する第2凹部72を含む。図8の例では、第1面61が径方向に延在する第1凹部71を周方向に複数含み、第2面62が周方向に延在する第2凹部72を径方向に1つ含んでいる。 In one embodiment, as shown in FIG. 8, the first surface 61 of the first heat shield plate portion 51 includes a first recess 71 extending along one of the circumferential direction and the radial direction, and includes a second heat shield. The second surface 62 of the plate portion 52 includes a second recess 72 extending along the other in the circumferential direction or the radial direction. In the example of FIG. 8, a plurality of first recesses 71 in which the first surface 61 extends in the radial direction are included in the circumferential direction, and one second recess 72 in which the second surface 62 extends in the circumferential direction is included in the radial direction. I'm out.

第1端部57及び第2端部58が挟持される際に、第1面61及び第2面62が当接すると、実際に接触する部分は図8の例では同図の第2面62に斜線で示すとおりとなり、互いの接触面積を低減できる。このように、本実施形態によれば、第1遮熱板部51の第1面61が、第2遮熱板部52の第2面62に設けられた第2凹部72と延在方向が異なる第1凹部71を有することで、第1面61と第2面62が互いに接する面積を効果的に低減することができる。したがって、タービンハウジング30からベアリングハウジング10への熱の移動をより一層抑制できる。 When the first end portion 57 and the second end portion 58 are sandwiched, when the first surface 61 and the second surface 62 come into contact with each other, the portion that actually contacts is the second surface 62 of the same figure in the example of FIG. As shown by the diagonal lines, the contact area with each other can be reduced. As described above, according to the present embodiment, the first surface 61 of the first heat shield plate portion 51 has a extending direction with the second recess 72 provided on the second surface 62 of the second heat shield plate portion 52. By having the different first recesses 71, the area where the first surface 61 and the second surface 62 are in contact with each other can be effectively reduced. Therefore, the transfer of heat from the turbine housing 30 to the bearing housing 10 can be further suppressed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes a modified form of the above-described embodiments and a combination of these embodiments as appropriate.

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In the present specification, expressions representing relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial". Strictly represents not only such an arrangement, but also a tolerance or a state of relative displacement at an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the state of existence.
Further, in the present specification, the expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also within a range in which the same effect can be obtained. , The shape including the uneven portion, the chamfered portion, etc. shall also be represented.
Further, in the present specification, the expression "comprising", "including", or "having" one component is not an exclusive expression excluding the existence of another component.

1 ターボチャージャ
10 ベアリングハウジング
12 回転軸
14 軸受
16 クランプ
18 挟持部
20 コンプレッサハウジング
22 コンプレッサインペラ
24 空気入口部
26 ディフューザ流路
28 スクロール流路
30 タービンハウジング
31 タービン
32 タービンインペラ
33 背面
36 スクロール流路
37 挟持部
38 スロート部
39 ガス出口部
41 スロート形成部
43 シュラウド側壁面
44 ハブ側壁面
46 端部
47 第1部分
48 第2部分
50 遮熱部
51 第1遮熱板部
52 第2遮熱板部
54 隙間
57 第1端部
58 第2端部
59 断熱材
61 第1面
62 第2面
71 第1凹部
72 第2凹部
1 Turbocharger 10 Bearing housing 12 Rotating shaft 14 Bearing 16 Clamp 18 Holding part 20 Compressor housing 22 Compressor impeller 24 Air inlet part 26 Diffuser flow path 28 Scroll flow path 30 Turbine housing 31 Turbine 32 Turbine impeller 33 Back surface 36 Scroll flow path 37 Holding Part 38 Throat part 39 Gas outlet part 41 Throat forming part 43 Shroud side wall surface 44 Hub side wall surface 46 End part 47 First part 48 Second part 50 Heat shield part 51 First heat shield plate part 52 Second heat shield plate part 54 Gap 57 1st end 58 2nd end 59 Insulation 61 1st surface 62 2nd surface 71 1st recess 72 2nd recess

Claims (8)

タービンインペラと、
前記タービンインペラを覆うように設けられ、前記タービンインペラを通過後の排ガスを排出するための出口部を有するタービンハウジングと、
前記タービンインペラ又は該タービンインペラに連通するスクロール流路の少なくとも一方を挟んで、軸方向において前記出口部とは反対側に位置する遮熱部と、を備え、
前記遮熱部は、
軸方向において、前記タービンハウジングのうち前記スクロール流路のスロート部のシュラウド側壁面を形成する部位に対して対向するように前記スクロール流路に面して設けられ、前記スロート部のハブ側壁面を形成する第1遮熱板部と、
少なくとも部分的に前記第1遮熱板部との間に隙間を有して配置される第2遮熱板部と、
を含み、
前記軸方向において前記タービンハウジングの前記出口部とは反対側に設けられるベアリングハウジングを備え、
前記第1遮熱板部及び前記第2遮熱板部は、前記第1遮熱板部の第1端部及び前記第2遮熱板部の第2端部が前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジングの間に挟持されて固定され、互いに向かい合う前記第1端部の第1面又は前記第2端部の第2面の少なくとも一方が凹部を有し、
前記第1遮熱板部の前記第1面は、周方向又は径方向の一方に沿って延在する第1凹部を含み、
前記第2遮熱板部の前記第2面は、前記周方向又は前記径方向の他方に沿って延在する第2凹部を含むことを特徴とするタービン。
Turbine impeller and
A turbine housing provided so as to cover the turbine impeller and having an outlet portion for exhausting exhaust gas after passing through the turbine impeller.
A heat shield portion located on the side opposite to the outlet portion in the axial direction is provided with at least one of the turbine impeller or a scroll flow path communicating with the turbine impeller.
The heat shield is
In the axial direction, the turbine housing is provided facing the scroll flow path so as to face the portion of the turbine housing that forms the shroud side wall surface of the throat portion of the scroll flow path, and the hub side wall surface of the throat portion is provided. The first heat shield to be formed and
A second heat shield plate portion that is at least partially arranged with a gap between the first heat shield plate portion and the first heat shield plate portion.
Including
A bearing housing provided in the axial direction opposite to the outlet portion of the turbine housing is provided.
In the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, the first end portion of the first heat shield plate portion and the second end portion of the second heat shield plate portion are the turbine housing and the bearing housing. At least one of the first surface of the first end and the second surface of the second end facing each other is recessed.
The first surface of the first heat shield plate portion includes a first recess extending along either the circumferential direction or the radial direction.
A turbine characterized in that the second surface of the second heat shield plate portion includes a second recess extending along the other in the circumferential direction or the radial direction.
前記隙間に設けられた断熱材を備えることを特徴とする請求項1に記載のタービン。 The turbine according to claim 1, further comprising a heat insulating material provided in the gap. 前記軸方向において前記タービンハウジングの前記出口部とは反対側に設けられるベアリングハウジングを備え、
前記第1遮熱板部及び前記第2遮熱板部は、前記第1遮熱板部の第1端部及び前記第2遮熱板部の第2端部が前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジングの間に挟持されて固定され、
前記第1遮熱板部のうちの前記第1端部を除く部位の少なくとも一部と、前記第2遮熱板部のうちの前記第2端部を除く部位の少なくとも一部との間に前記隙間が形成されることを特徴とする請求項1乃至の何れか一項に記載のタービン。
A bearing housing provided in the axial direction opposite to the outlet portion of the turbine housing is provided.
In the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, the first end portion of the first heat shield plate portion and the second end portion of the second heat shield plate portion are the turbine housing and the bearing housing. It is sandwiched and fixed between
Between at least a part of the first heat shield plate portion excluding the first end portion and at least a part of the second heat shield plate portion excluding the second end portion. The turbine according to any one of claims 1 to 2 , wherein a gap is formed.
前記第1遮熱板部と前記第2遮熱板部との間の前記隙間に設けられた断熱材を備え、
前記第1遮熱板部および前記第2遮熱板部は、前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジング間に挟持される前記第1端部及び前記第2端部とは反対側の端部同士が互いに連結されていることを特徴とする請求項に記載のタービン。
A heat insulating material provided in the gap between the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion is provided.
In the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion, the first end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing and the ends opposite to the second end portion are mutually opposite. The turbine according to claim 3 , wherein the turbine is connected.
前記第1遮熱板部および前記第2遮熱板部の各々は、前記タービンハウジング及び前記ベアリングハウジング間に挟持される前記第1端部又は前記第2端部とは反対側の端部が自由端であることを特徴とする請求項に記載のタービン。 Each of the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion has an end portion opposite to the first end portion or the second end portion sandwiched between the turbine housing and the bearing housing. The turbine according to claim 3 , wherein the turbine has a free end. 前記第2遮熱板部は、少なくとも部分的に、前記第1遮熱板部の径方向内側において前記タービンインペラの背面に面するように設けられることを特徴とする請求項1乃至の何れか一項に記載のタービン。 Any of claims 1 to 5 , wherein the second heat shield plate portion is provided at least partially so as to face the back surface of the turbine impeller on the radial inside of the first heat shield plate portion. The turbine according to one item. 前記第1遮熱板部又は前記第2遮熱板部の少なくとも一方には、遮熱コーティングが施されることを特徴とする請求項1乃至の何れか一項に記載のタービン。 The turbine according to any one of claims 1 to 5 , wherein a heat shield coating is applied to at least one of the first heat shield plate portion and the second heat shield plate portion. 請求項1乃至の何れか一項に記載のタービンと、
コンプレッサインペラを有し、前記タービンによって駆動されるように構成されたコンプレッサと
を備えることを特徴とするターボチャージャ。
The turbine according to any one of claims 1 to 7 .
A turbocharger comprising a compressor impeller and a compressor configured to be driven by the turbine.
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